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Introducción a la Programación Orientada a Objetos El desarrollo de software es un proceso que permite construir un modelo de la resolución de un problema.

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Presentación del tema: "Introducción a la Programación Orientada a Objetos El desarrollo de software es un proceso que permite construir un modelo de la resolución de un problema."— Transcripción de la presentación:

1 Introducción a la Programación Orientada a Objetos El desarrollo de software es un proceso que permite construir un modelo de la resolución de un problema La construcción de un modelo requiere de la aplicación de un principio, una metodología y un conjunto de herramientas. Una metodología propone un conjunto de métodos, estrategias y técnicas. El proceso de desarrollo de software

2 Herramientas Introducción a la Programación Orientada a Objetos DISEÑO Lenguaje de Modelado IMPLEMENTACIÓN Lenguaje de Programación IDE El proceso de desarrollo de software

3 Introducción a la Programación Orientada a Objetos Programa ABSTRACCIÓN DATOS ACCIONES En los problemas de gran escala el proceso de abstracción es mayor Métodos+Técnicas+Estrategias Resolución de un Problema Herramientas El proceso de desarrollo de software

4 DATOSACCIONES+ Introducción a la Programación Orientada a Objetos Dividir y Conquistar El proceso de desarrollo de software

5 Introducción a la Programación Orientada a Objetos Problema Subproblema 1 Módulo 1 Programa Subproblema 2 Subproblema 3 Módulo 2 Módulo 3 DISEÑO IMPLEMENTACIÓN El proceso de desarrollo de software

6 Introducción a la Programación Orientada a Objetos HOSPITAL Internar SISTEMA HOSPITAL Descomposición a partir de las ACCIONES Facturar Operar Facturar Operar DISEÑO IMPLEMENTACIÓN El proceso de desarrollo de software

7 Introducción a la Programación Orientada a Objetos HOSPITAL Paciente SISTEMA HOSPITAL Descomposición a partir de los DATOS Médico Factura DISEÑO IMPLEMENTACIÓN Internacion Paciente Médico Internacion El proceso de desarrollo de software

8 La programación orientada a objetos brinda un principio simple y una metodología que guía el proceso de desarrollo de software. La metodología propone identificar en la etapa de análisis los objetos relevantes del problema. En ejecución cada uno de los objetos relevantes del problema quedará asociado a un objeto de software. Introducción a la Programación Orientada a Objetos La programación orientada a objetos

9 Introducción a la Programación Orientada a Objetos La programación orientada a objetos Análisis

10 Paciente Médico Factura Introducción a la Programación Orientada a Objetos Internado PlantaContratado Internación La programación orientada a objetos Diseño

11 APLICACIÓN class Paciente class Médico class Factura class Internación Introducción a la Programación Orientada a Objetos class Internado class Planta class Contratado La programación orientada a objetos Implementación

12 Durante la ejecución de un software desarrollado usando la metodología de orientación a objetos, se crean en memoria los objetos de software que mantienen un representación de los objetos del problema. Introducción a la Programación Orientada a Objetos } } La programación orientada a objetos Ejecución

13 Introducción a la Programación Orientada a Objetos Internación Médico InternadoFactura El modelo computacional de la programación orientada a objetos es un mundo poblado de objetos comunicándose a través de mensajes. Cada objeto que recibe un mensaje ejecuta un servicio determinado por su clase. La programación orientada a objetos Modelo computacional

14 Durante la etapa de diseño se escriben diagramas de clases usando un lenguaje de modelado. Introducción a la Programación Orientada a Objetos Nombre Atributos de clase Atributos de instancia Constructores Comandos Consultas Responsabilidades La diagrama de una clase

15 El nombre de una clase representa la abstracción del conjunto de instancias Un atributo representa a una propiedad o cualidad relevante y que caracteriza a todos los objetos de una clase. Un servicio representa a una operación que todas las instancias de una clase pueden realizar. El conjunto de servicios modela el comportamiento de los objetos de la clase. Introducción a la Programación Orientada a Objetos La diagrama de una clase

16 Las responsabilidades especifican informalmente las obligaciones y compromisos de cada clase Introducción a la Programación Orientada a Objetos Los casos de prueba establecen conjuntos de valores para verificar si cada servicio satisface su funcionalidad y si en conjunto la clase cumple con sus responsabilidades. Un mismo problema puede modelarse de formas diferentes, dependiendo de las decisiones de diseño. La diagrama de una clase

17 C > alarmaHipertensión: maxima>umbralMax o minima>umbralMin mini pulso: máxima-mínima valores representados en milímetros de mercurio requiere ma > mi La diagrama de una clase Un cambio en los requerimientos provoca una modificación de diseño.

18 La implementación de una Clase en Java Desde el punto de vista estático un programa en Java es una colección de clases relacionadas. Desde el punto de vista dinámico un programa en Java es un conjunto de objetos comunicándose a través de mensajes.

19 La implementación de una Clase en Java Los miembros de una clase son atributos y servicios. Manteniendo la misma clasificación que la propuesta por el lenguaje de modelado, los atributos de una clase pueden ser atributos de clase o atributos de instancia. Los servicios provistos por una clase pueden ser constructores o métodos Los métodos pueden ser comandos o consultas.

20 Introducción a la Programación Orientada a Objetos class C { //atributos de la clase //atributos de instancia //Constructores //Comandos //Consultas } Estructura de una clase La implementación de una Clase en Java Adoptamos algunas convenciones para organizar los miembros, retener la estructura del diagrama y favorecer la legibilidad.

21 La implementación de una Clase en Java Cada atributo queda ligado a una variable. La variable tiene un tipo y un alcance. En este caso el tipo de ambos atributos es elemental. La palabra reservada private es un modificador, indica que el alcance de la variable es la clase. Fuera de la clase los atributos privados no son visibles. Los modificadores static y final se utilizan para definir atributos de clase constantes. Atributos

22 La implementación de una Clase en Java En la declaración de atributos, el tipo precede al nombre. Un tipo elemental determina un conjunto de valores y un conjunto de operaciones que se aplican sobre estos valores. Java brinda siete tipos de datos elementales. En ejecución, un atributo de un tipo elemental mantiene un valor que corresponde al tipo y participa en las operaciones establecidas por su tipo. Atributos

23 La implementación de una Clase en Java Un constructor es un servicio provisto por la clase y se caracteriza porque recibe el mismo nombre que la clase. El constructor se invoca cuando se crea un objeto y habitualmente se usa para inicializar los valores de los atributos de instancia. Una clase puede brindar varios constructores, siempre que tengan diferente número o tipo de parámetros. Constructores

24 La implementación de una Clase en Java Si en una clase no se define explícitamente un constructor, el compilador crea automáticamente uno. Si la clase incluye uno o más constructores, el compilador no agrega ningún otro implícitamente. En este caso de estudio la clase brinda un único constructor que establece los valores de los atributos de instancia de acuerdo a los parámetros. Constructores

25 La implementación de una Clase en Java Sintaxis de un Constructor ( [ ]* ) { } El bloque no incluye una instrucción para retornar un valor

26 La implementación de una Clase en Java Comandos Un comando brinda un servicio sin retornar necesariamente un valor. Si no retorna un valor el método se define de tipo void. La instrucción return en este caso es opcional.

27 La implementación de una Clase en Java Una consulta es un método que retorna un valor de un tipo establecido. La definición establece el tipo del resultado y el bloque incluye una o más instrucciones para retornar un valor. Una invocación a una consulta aparece, en general, en una expresión. Consultas

28 La implementación de una Clase en Java Sintaxis de Comandos y Consultas [ ]* ::= [ ]* ( [ ]* ) { }

29 [ ]. ( [ ] ) Introducción a la Programación Orientada a Objetos La comunicación entre objetos se realiza a través de mensajes. Cuando un objeto recibe un mensaje ejecuta un método. La clase del objeto determina el método que se ejecuta en respuesta al mensaje. La sintaxis de un mensaje es: La implementación de una Clase en Java Mensajes

30 En la implementación cada constructor, comando o consulta tiene encabezamiento y un bloque. Un bloque define un nuevo ambiente de referenciamiento. Las variables declaradas dentro de un bloque son locales y no son visibles fuera de él. Una variable puede ser usada a partir de la instrucción que sigue a su declaración. Adoptaremos la convención de declarar las variables de un bloque al principio. Ambiente de Referenciamiento La implementación de una Clase en Java

31 La declaración de una variable establece su nombre, alcance y tipo. En Java el tipo de una variable puede ser elemental o una clase. Variables, alcance y tipo La implementación de una Clase en Java

32 Una variable declarada en una clase como atributo de clase o de instancia, es visible en toda la clase. Si se declara como privada, solo puede ser usada dentro de la clase, esto es, el alcance es la clase completa. Por el momento, adoptaremos la convención de declarar los atributos, de instancia y de clase, como privados. Solo usaremos atributos de clase para representar valores constantes. Variables, alcance y tipo La implementación de una Clase en Java

33 Una variable declarada local a un bloque se crea en el momento que se ejecuta la instrucción de declaración y se destruye cuando termina el bloque que corresponde a la declaración. Solo es visible en el bloque, el alcance de una variable local es entonces el bloque en el que se declara. Variables, alcance y tipo La implementación de una Clase en Java

34 Una variable declarada como parámetro formal de un servicio se trata como una variable local que se crea en el momento que comienza la ejecución del servicio y se destruye cuando termina. Se inicializa con el valor del argumento o parámetro real. El pasaje de parámetros es entonces por valor. parámetro argumento parámetro formal parámetro real Variables, alcance y tipo La implementación de una Clase en Java

35 Un tipo elemental determina el conjunto de valores al que una variable de ese tipo pueden quedar asociada. En ejecución variable de tipo elemental mantiene un valor atómico, indivisible, dentro del conjunto de valores establecidos por su tipo. El valor se almacena en memoria, en una celda que se ocupa en el momento que se ejecuta la declaración. Variables, alcance y tipo La implementación de una Clase en Java

36 Una expresión computa un valor aplicando operadores a operandos. Los operandos pueden ser constantes, atributos, variables locales y parámetros. Java brinda un mecanismo de conversión implícito para los tipos elementales que permite escribir expresiones mixtas, esto es, con operandos de distinto tipo. Si un método retorna un valor, la instrucción return estará seguida por una expresión del mismo tipo que aparece en el encabezamiento. Expresiones La implementación de una Clase en Java

37 La verificación de una clase en Java Un sistema de software orientado a objetos va a estar constituido por una colección de clases relacionadas entre sí. En Java una de las clases contiene un método llamado main que inicia la ejecución. Cada clase debería ser testeada individualmente antes de integrarse con el resto de las clases que conforman la colección.

38 La verificación de una clase en Java Una alternativa es escribir una clase tester que verifique los servicios provistos utilizando un conjunto de casos de prueba. El objetivo es verificar que la clase cumple con sus responsabilidades y cada servicio brinda la funcionalidad establecida en la especificación de requerimientos. La clase tester contendrá el método main que inicia la ejecución.

39 La verificación de una clase en Java Los casos de prueba pueden ser: Valores fijos establecidos como caso de prueba. Valores ingresados por el usuario desde la consola, desde un archivo o a través de una interfaz gráfica. Valores generados al azar.

40 Una variable de un tipo clase permite nombrar a un objeto de software. En ejecución, el valor de una variable de tipo clase es una referencia. Una referencia puede ser nula o ligada. En el momento que se ejecuta la declaración de una variable se ocupa una locación de memoria, pero no para mantener el objeto mismo, sino una referencia. Objetos y Referencias

41 La referencia es la dirección de la celda de memoria en donde efectivamente se va a almacenar el estado interno del objeto. Cada objeto de software tiene una identidad, una propiedad que lo distingue de los demás. La referencia a un objeto puede ser usada como propiedad para identificarlo. Objetos y Referencias

42 Caso de Estudio: Cta. Cte. Bancaria Un banco ofrece cajeros automáticos a través de los cuales los clientes pueden realizar depósitos, extracciones y consultar el saldo de cuenta corriente. En el momento que se crea una cuenta corriente bancaria se establece su código y el saldo es 0. También es posible crear una cuenta estableciendo su código y saldo inicial. El código no se modifica, el saldo cambia con cada depósito o extracción. Cada cliente puede extraer en descubierto hasta un monto máximo. Especificación de Requerimientos

43 CuentaBancaria > maxDescubierto = 1000 > codigo:entero saldo:real > obtenerCodigo():entero obtenerSaldo():entero enDescubierto():boolean mayorSaldo():entero ctaMayorSaldo():CuentaBancaria clone():CuentaBancaria equals(c: Cta. Cte. Bancaria):boolean Requiere código > 0 y saldo > -maxDescubierto alarmaHipertensión: maxima>umbralMax o minima>umbralMin mini pulso: máxima-mínima valores representados en milímetros de mercurio requiere ma > mi Retorna el código de la cuenta con mayor saldo Retorna la cuenta con mayor saldo Los servicios provistos por la clase determinan los mensajes que un objeto puede recibir. Caso de Estudio: Cta. Cte. Bancaria Una cuenta está en descubierto si saldo<0

44 Una cuenta corriente permite al cliente extraer un monto mayor al que corresponde a su saldo. El atributo de clase maxDescubierto establece un valor constante compartido por todas los objetos de la clase CuentaBancaria. Todos los objetos tendrán atributos de instancia codigo y saldo, pero cada objeto tendrá valores diferentes para estos atributos. Por supuesto, dos cuentas pueden tener el mismo saldo, pero en general no habrá dos objetos con un mismo código, salvo que representen a una misma cuenta en dos momentos diferentes. Caso de Estudio: Cta. Cte. Bancaria

45 Notemos que la clase CuentaBancaria no brinda métodos que permitan ingresar valores o mostrar valores. Toda la entrada y salida queda fuera de la clase. Adoptamos la convención de modular separando la entrada y salida de datos de la clase que encapsula los atributos y el comportamiento. Caso de Estudio: Cta. Cte. Bancaria

46 Todos los objetos de una misma clase están caracterizados por un conjunto de atributos. Atributos class CuentaBancaria{ //Atributos de clase private static final maxDescubierto =1000; //Atributos de Instancia /*El codigo se establece al crear la cuenta y no cambia*/ private int codigo; private float saldo; Cuenta Bancaria > maxDescubierto = 1000 > codigo:entero saldo:real

47 Caso de Estudio: Cta. Cte. Bancaria Las variables codigo y saldo pueden usarse en cualquiera de los servicios provistos por la clase. La variable maxDescubierto puede ser usada en una expresión, pero no puede ser modificada. Desde el exterior de la clase ninguno de los atributos es visible, solo pueden ser accedidos a través de los servicios. Atributos

48 Caso de Estudio: Cta. Cte. Bancaria Constructores // Constructores public CuentaBancaria(int cod) { codigo = cod; saldo = 0; } public CuentaBancaria(int cod, float sal) { codigo = cod; saldo = sal; } Cuenta Bancaria > CuentaBancaria(c:entero) CuentaBancaria(c:entero,s:float)

49 Caso de Estudio: Cta. Cte. Bancaria Comandos Cuenta Bancaria > depositar(mto:real) // Comandos public void depositar(float mto){ //Requiere mto > 0 saldo+=mto; }

50 Caso de Estudio: Cta. Cte. Bancaria Comandos La variable puede es local al método. Se crea e inicializa en la declaración y se destruye al terminar la ejecución del comando. La variable mto es un parámetro del método extraer. Al comenzar la ejecución se crea una nueva variable, local al método, que se inicializa con el valor del parámetro real. Al terminar la ejecución el parámetro se destruye.

51 Caso de Estudio: Cta. Cte. Bancaria Comandos Cuenta Bancaria > extraer(mto:real):boolean public boolean extraer(float mto){ /*si el mto es mayor al saldo+maxDescubierto retorna false y la extracción no se realiza*/ boolean puede = true; if (saldo+maxDescubierto >= mto) saldo=saldo-mto; else puede = false; return puede; }

52 Caso de Estudio: Cta. Cte. Bancaria Comandos El método incluye una expresión lógica y dos asignaciones. Cada expresión evalúa a sus operandos que pueden ser atributos, variables locales o parámetros.

53 Caso de Estudio: Cta. Cte. Bancaria Comandos Cuenta Bancaria > extraer(mto:real):boolean public void copy(CuentaBancaria cta){ codigo = cta.obtenerCodigo(); saldo = cta.obtenerSaldo(); }

54 Caso de Estudio: Cta. Cte. Bancaria Consultas Cuenta Bancaria > obtenerCodigo():entero obtenerSaldo():entero // Consultas public int obtenerCodigo(){ return codigo; } public float obtenerSaldo(){ return saldo; }

55 Caso de Estudio: Cta. Cte. Bancaria Consultas Cuenta Bancaria > enDescubierto():boolean public boolean enDescubierto(){ return saldo < 0; }

56 Caso de Estudio: Cta. Cte. Bancaria Consultas Cuenta Bancaria > mayorSaldo():entero public int mayorSaldo(CuentaBancaria cta){ /*Retorna el CODIGO de la cuenta que tiene mayor saldo Requiere cta ligada */ if (saldo > cta.obtenerSaldo()) return codigo; else return cta.obtenerCodigo(); }

57 Caso de Estudio: Cta. Cte. Bancaria Consultas public int mayorSaldo(CuentaBancaria cta){ /*Retorna el CODIGO de la cuenta que tiene mayor saldo Requiere cta ligada */ if (saldo > cta.obtenerSaldo()) return codigo; else return cta.obtenerCodigo(); } La consulta recibe un parámetro de clase CuentaBancaria. El parámetro es un objeto. El condicional compara el saldo de la cuenta que recibe el mensaje con el saldo de la cuenta que se recibe como parámetro.

58 Caso de Estudio: Cta. Cte. Bancaria Consultas Cuenta Bancaria > ctaMayorSaldo():CuentaBancaria public CuentaBancaria cta_mayorSaldo(CuentaBancaria cta){ /*Retorna la CUENTA que tiene mayor saldo Requiere cta ligada*/ if (saldo > cta.obtenerSaldo()) return this; else return cta; }

59 Caso de Estudio: Cta. Cte. Bancaria Consultas public CuentaBancaria cta_mayorSaldo(CuentaBancaria cta){ /*Retorna la CUENTA que tiene mayor saldo Requiere cta ligada*/ if (saldo > cta.obtenerSaldo()) return this; else return cta; } En este caso el resultado de la consulta es un objeto de clase CuentaBancaria. La instrucción return tiene que estar seguida de un objeto. La palabra this se refiere al objeto que recibió el mensaje.

60 Caso de Estudio: Cta. Cte. Bancaria Consultas Cuenta Bancaria > clone():CuentaBancaria public CuentaBancaria clone(){ CuentaBancaria aux = new CuentaBancaria (codigo,saldo); return aux; }

61 Caso de Estudio: Cta. Cte. Bancaria Consultas Cuenta Bancaria > clone():CuentaBancaria public CuentaBancaria clone(){ return new CuentaBancaria (codigo,saldo); }

62 Caso de Estudio: Cta. Cte. Bancaria Consultas Cuenta Bancaria > toString() public String toString(){ return codigo+" "+saldo; }

63 CuentaBancaria cb1; cb1 = new CuentaBancaria(111,1000); CuentaBancaria cb1 = new CuentaBancaria(111,1000); Es equivalente a: En el primer caso la declaración de la variable se separa de la creación del objeto. En el segundo caso, una única instrucción provoca la declaración de la variable y la creación del objeto. En ambos la variable cb1 queda ligada al objeto porque mantiene una referencia a su estado interno. Objetos y referencias Caso de Estudio: Cta. Cte. Bancaria

64 Una declaración como: CuentaBancaria cb1,cb2,cb3; Reserva tres celdas de memoria que por el momento mantienen referencias nulas. Cuando una referencia está ligada mantiene la dirección del área de memoria en donde se almacena el estado interno del objeto. La estructura de este bloque de memoria, esto es, la estructura del estado interno, depende de las variables de instancia de la clase. Objetos y referencias Caso de Estudio: Cta. Cte. Bancaria

65 cb1 CuentaBancaria cb1,cb2,cb3; cb2 cb3 Objetos y referencias Caso de Estudio: Cta. Cte. Bancaria

66 cb1 CuentaBancaria cb1,cb2,cb3; cb1 = new Cuenta_Bancaria(101); :CuentaBancaria codigo = 101 saldo=0 cb2 cb3 Objetos y referencias Caso de Estudio: Cta. Cte. Bancaria

67 CuentaBancaria cb1,cb2,cb3; Reserva una celda en memoria para mantener el estado interno un objeto de software de clase CuentaBancaria. Almacena la dirección de la celda en la variable cb1. Invoca al constructor e inicializa el atributo codigo con el valor del parámetro real. cb1 = new Cuenta_Bancaria(101); Objetos y referencias Caso de Estudio: Cta. Cte. Bancaria Observemos que aunque se invoca el constructor con un parámetro, el estado interno del objeto incluye a los dos atributos de instancia de la clase.

68 cb1 CuentaBancaria cb1,cb2,cb3; cb1 = new Cuenta_Bancaria(101); :CuentaBancaria codigo = 101 saldo=0 cb2 :CuentaBancaria codigo = 101 saldo=0 cb3 cb2 = new Cuenta_Bancaria(101); Objetos y referencias Caso de Estudio: Cta. Cte. Bancaria

69 cb1 CuentaBancaria cb1,cb2,cb3; cb1 = new Cuenta_Bancaria(101); :CuentaBancaria codigo = 101 saldo=0 cb2 :CuentaBancaria codigo = 101 saldo=0 cb3 cb2 = new Cuenta_Bancaria(101); cb3 = cb2; Objetos y referencias Caso de Estudio: Cta. Cte. Bancaria

70 La referencia a un objeto puede ser usada para distinguir identidad. Si varias variables están ligadas a un mismo objeto, todas mantienen una misma referencia, esto es, comparten una misma identidad. Las cb2 y cb3 referencian a un mismo objeto, tienen entonces una misma identidad. El operador relacional aplicado a variables de tipo clase, compara por identidad. Identidad, igualdad y equivalencia Caso de Estudio: Cta. Cte. Bancaria

71 cb1 boolean b1,b2; b1 = cb1 == cb2; b2 = cb1 == cb3; :CuentaBancaria codigo = 101 saldo=0 cb2 :CuentaBancaria codigo = 101 saldo=0 cb3 Identidad, igualdad y equivalencia Caso de Estudio: Cta. Cte. Bancaria false true

72 public boolean equals(CuentaBancaria cta){ return codigo == cta.obtenerCodigo() && saldo == cta.obtenerSaldo(); } El método equals compara el estado interno del objeto que recibe el mensaje, con el estado interno del objeto que pasa como parámetro. El estado del objeto que recibe el mensaje se accede directamente a través de las variables de instancia. El estado del objeto que pasa como parámetro se accede indirectamente a través de las operaciones obtener provistas por la clase. Identidad, igualdad y equivalencia Caso de Estudio: Cta. Cte. Bancaria

73 if (cb1.equals(cb2)) Es una operación binaria, un operando es el objeto que recibe el mensaje, el otro operando es el objeto que pasa como parámetro. Los objetos ligados cb1 y cb2 tienen distinta identidad pero pueden considerarse equivalentes, en el sentido de que modelan a un mismo objeto del problema. El operador relacional == decide si dos objetos tienen la misma identidad. El servicio equals provisto por la clase CuentaBancaria decide si dos objetos son equivalentes. Identidad, igualdad y equivalencia Caso de Estudio: Cta. Cte. Bancaria


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